CN116348516A - 树脂成形材料、成形体和该成形体的制造方法 - Google Patents
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Abstract
本发明的树脂成形材料含有:(A)软磁性颗粒;(B)平均粒径为0.1μm以上2.0μm以下的微粉二氧化硅;和(C)热固性树脂,软磁性颗粒(A)的含量为96质量%以上,微粉二氧化硅(B)的含量为1.5质量%以下。
Description
技术领域
本发明涉及树脂成形材料、成形体和该成形体的制造方法。
背景技术
作为各种电气·电子产品的部件,正在积极进行包括磁性芯/外装部件的线圈(根据应用领域的不同,也被称为“电抗器”“电感器”等)的研究。并且,也正在积极进行用于制作那样的线圈的磁性芯和外装部件的、具有成形性的磁性材料的研究。
例如,专利文献1中公开了一种成形材料,其具有:磁性体粉末,其含有显示软磁性且铁的含有率为85质量%以上的第1颗粒;和非磁性体粉末,其显示非磁性,平均粒径为3μm以下且小于所述磁性体粉末。该文献中记载了磁性体粉末的体积分率为成形材料1的50~90体积%(0107段等),含有二氧化硅的非磁性体粉末的体积分率为磁性体粉末的3~25体积%(0124段等)。
专利文献2中公开了一种磁性芯形成用树脂组合物,其含有热固性树脂和磁性体粉末,相对于该磁性芯形成用树脂组合物的全部固体成分,所述磁性体粉末的含量为50质量%以上。该文献中记载了磁性体粉末的体积分率为成形材料1的35~90体积%(0107段等),含有二氧化硅的非磁性体粉末的体积分率为磁性体粉末的3~25体积%(0124段等)。
现有技术文献
专利文献
专利文献1:日本特开2019-182950号公报
专利文献2:日本特开2019-080058号公报
发明内容
发明要解决的技术问题
在此,在由树脂成形材料(组合物)得到的磁性材料中,为了提高磁导率等的磁特性,需要软磁性颗粒的高填充化。然而,当使软磁性颗粒的填充量增加时,树脂成形材料的粘度增加,会导致在压缩成形等的成形时向模具内的填充性降低。即,提高磁性材料的磁导率与提高向模具内的填充性之间存在权衡(trade-off)关系。
在专利文献1和2中,磁性颗粒的填充量少,并不是以解决如上所述的技术问题为目的,在磁性材料的高磁导率化和向模具内的填充性方面尚有改善的空间。
用于解决技术问题的手段
本发明人进行深入研究的结果,完成了以下提供的发明,解决了上述技术问题。即,本发明可以如下所示。
根据本发明,提供一种树脂成形材料,其含有:
(A)软磁性颗粒;
(B)平均粒径为0.1μm以上2.0μm以下的微粉二氧化硅;和
(C)热固性树脂,
软磁性颗粒(A)的含量为96质量%以上,
微粉二氧化硅(B)的含量为1.5质量%以下。
根据本发明,提供一种成形体,其通过将所述树脂成形材料固化而成。
根据本发明,提供一种成形体的制造方法,其包括:
使用传递成形装置将该树脂成形材料的熔融物注入到模具中的工序;和
将该熔融物固化的工序。
根据本发明,提供一种成形体的制造方法,其包括将所述树脂成形材料压缩成形的工序。
发明效果
根据本发明,能够提供一种能够获得具有高磁导率的磁性材料并且向模具内的填充性优异的树脂成形材料。
附图说明
图1是表示本实施方式的结构体的构成的截面图。
具体实施方式
以下,使用附图对本发明的实施方式进行说明。另外,在所有附图中,对相同的构成要素标注相同的附图标记,并适当省略说明。并且,若无特别说明,则“~”表示“以上”至“以下”。
本实施方式的树脂成形材料含有:(A)软磁性颗粒;(B)平均粒径为0.1μm以上2.0μm以下的微粉二氧化硅;和(C)热固性树脂。
并且,软磁性颗粒(A)的含量为96质量%以上,微粉二氧化硅(B)的含量为1.5质量%以下。
由此,能够提供一种能够获得具有高磁导率的磁性材料并且向模具内的填充性优异的树脂成形材料。
下面,对各成分进行说明。
[软磁性颗粒(A)]
软磁性是指矫顽磁力小的铁磁性,通常将矫顽磁力为800A/m以下的铁磁性称为软磁性。
作为软磁性颗粒(A)的构成材料,可举出作为构成元素的铁的含有率为85质量%以上的含金属的材料。这样作为构成元素的铁的含有率高的金属材料,磁导率和磁通密度等的磁特性显示出比较良好的软磁性。因此,例如,当成形为磁性芯等时,可获得能够显示出良好的磁特性的树脂成形材料。
作为上述含金属的材料的形态,例如,除了单质以外,还可举出固溶体、共晶、金属间化合物那样的合金等。通过使用由这样的金属材料构成的颗粒,能够获得具有源自铁的优异的磁特性、即高磁导率和高磁通密度等的磁特性的树脂成形材料。
并且,上述含金属的材料可以含有铁以外的元素作为构成元素。作为铁以外的元素,例如可举出B、C、N、O、Al、Si、P、S、Ti、V、Cr、Mn、Co、Ni、Cu、Zn、Y、Zr、Nb、Mo、Cd、In、Sn等,可以使用这些中的1种或将这些中的2种以上组合使用。在本实施方式中,可以含有选自Fe、Ni、Si和Co中的一种以上的元素作为主要元素。
作为上述含金属的材料的具体例,例如可举出纯铁、硅钢、铁钴合金、铁镍合金、铁铬合金、铁铝合金、羰基铁、不锈钢或含有这些中的1种或2种以上的复合材料等。从获取性等观点考虑,可以优选地使用硅钢和羰基铁。
软磁性颗粒(Fe基软磁性颗粒)也可以为除此以外的颗粒。例如,也可以为含有Ni基软磁性颗粒、Co基软磁性颗粒等的磁性体颗粒。
软磁性颗粒(A)的体积基准的中值粒径D50优选为0.5~75μm,更优选为0.75~65μm,进一步优选为1~60μm。通过适当地调整粒径(中值粒径),能够进一步改善成形时的流动性,提高磁性性能。
另外,D50例如可以通过激光衍射/散射式粒径分布测量装置获得。具体而言,可以通过利用株式会社堀场制作所(HORIBA,Ltd.)制造的粒径分布测量装置“LA-950”在干式条件下测量软磁性颗粒(A)来获得粒径分布曲线,并通过分析该分布曲线来求出D50。
本实施方式的树脂成形材料含有96质量%以上的量的软磁性颗粒(A)。上限值为98质量%以下。由此,能够获得高磁导率的磁性材料。
另外,本实施方式的树脂成形材料含有82体积%以上、优选为84体积%以上的量的软磁性颗粒(A)。上限值为90体积%以下。
[微粉二氧化硅(B)]
本实施方式的树脂成形材料含有微粉二氧化硅(B)。
微粉二氧化硅(B)的平均粒径为0.1μm以上2.0μm以下,优选为0.1μm以上1.8μm以下,更优选为0.1μm以上1.6μm以下,进一步优选为0.1μm以上1.0μm以下。由此,微粉二氧化硅(B)能够均匀地分散在树脂成形材料中从而流动性得到改善,能够提高填充性和成形性,因此,能够获得成形不良少的成形体,而且在成形体中能够获得特别良好的磁特性。
微粉二氧化硅(B)与热固性树脂的亲和性高,且绝缘性高,因此,作为用于树脂成形材料的非磁性体粉末的构成材料是有用的。
微粉二氧化硅(B)的真比重优选为1.0~6.0,更优选为1.2~5.0,进一步优选为1.5~4.5。这样的微粉二氧化硅(B),比重小,因此,容易与热固性树脂的熔融物一起流动。因此,当在成形时,热固性树脂的熔融物向成形模具的间隙等流动时,微粉二氧化硅(B)容易与该熔融物一起流动。
微粉二氧化硅(B)优选为球状二氧化硅。
微粉二氧化硅(B)的球形度没有特别限定,但优选为0.50~1.00,更优选为0.75~1.00。通过微粉二氧化硅(B)的球形度在上述范围内,能够利用微粉二氧化硅(B)本身的滚动来确保树脂成形材料的流动性。
本实施方式的树脂成形材料可以含有1.5质量%以下、优选1.2质量%以下、进一步优选1.0质量%以下的量的微粉二氧化硅(B)。从本发明的效果的观点考虑,下限值为0.05质量%以上,优选0.1质量%以上。
本实施方式的树脂成形材料通过含有上述量的软磁性颗粒(A)和上述量的微粉二氧化硅(B),能够获得具有高磁导率的磁性材料,并且能够获得具有足够的流动性的树脂成形材料,从而向模具内的填充性优异。
并且,微粉二氧化硅(B)的体积分率为4体积%以下,优选为3体积%以下,进一步优选为2体积%以下。下限值为0.14体积%以上,优选为0.5体积%以上。
另外,磁性颗粒(A)、微粉二氧化硅(B)的平均粒径是指体积平均粒径(例如,D50),可以使用激光衍射式粒度分布测量装置来测量。
另外,当在各颗粒的扫描型电子显微镜(SEM)像中,将与其面积相等的正圆设为等面积圆时,微粉二氧化硅(B)等的颗粒的球形度可以利用等面积圆当量直径/外接圆直径来求出。并且,对任意选择的10个以上的颗粒计算等面积圆当量直径/外接圆直径,并将其平均值作为“颗粒的球形度”。
[热固性树脂(C)]
热固性树脂(C)例如可举出环氧树脂、酚醛树脂、聚酰亚胺树脂、双马来酰亚胺树脂、脲醛(尿素)树脂、三聚氰胺树脂、聚氨酯树脂、氰酸酯树脂、有机硅树脂、氧杂环丁烷树脂(氧杂环丁烷化合物)、(甲基)丙烯酸酯树脂、不饱和聚酯树脂、邻苯二甲酸二烯丙酯树脂、苯并噁嗪树脂等。这些可以单独使用,也可以将2种以上组合使用。从耐热性的观点考虑,热固性树脂(C)例如优选含有环氧树脂。
作为上述环氧树脂,只要能够发挥本发明的效果,就没有特别限定,可以使用公知的化合物。
(环氧树脂)
作为上述环氧树脂,例如可举出:双酚A型环氧树脂、双酚F型环氧树脂、四甲基双酚F型环氧树脂、双酚S型环氧树脂、双酚E型环氧树脂、双酚M型环氧树脂、双酚P型环氧树脂、双酚Z型环氧树脂等的双酚型环氧树脂;苯酚酚醛清漆型环氧树脂、甲酚酚醛清漆型环氧树脂等的酚醛清漆型环氧树脂;联苯型环氧树脂、联苯芳烷基型环氧树脂、芳基亚烷基型环氧树脂、萘型环氧树脂、蒽型环氧树脂、苯氧基型环氧树脂、二环戊二烯型环氧树脂、降冰片烯型环氧树脂、金刚烷型环氧树脂、芴型环氧树脂、三苯甲烷型环氧树脂等。
本实施方式的树脂成形材料可以含有一种环氧树脂,也可以含有两种以上的环氧树脂。并且,可以为相同种类的环氧树脂,也可以同时使用不同分子量的环氧树脂。
从本发明的效果的观点考虑,本实施方式的环氧树脂优选为选自含有三苯甲烷结构的环氧树脂、含有联苯结构的环氧树脂和双酚A型或F型环氧树脂中的至少一种。
在本实施方式中,更优选使用含有三苯甲烷结构的环氧树脂与双酚A型或F型环氧树脂的组合、或含有联苯结构的环氧树脂。
含有三苯甲烷结构的环氧树脂,具体而言,是指含有甲烷(CH4)的4个氢原子中的3个被苯环取代而得到的部分结构的环氧树脂。苯环可以未经取代,也可以被取代基取代。作为取代基,可举出羟基或环氧丙氧基等。
具体而言,含有三苯甲烷结构的环氧树脂含有由以下通式(a1)表示的结构单元。通过两个以上的该结构单元连结,构成三苯甲烷骨架。
在通式(a1)中,
R11在存在多个的情况下分别独立地为1价的有机基团、卤原子、羟基或氰基,
R12在存在多个的情况下分别独立地为1价的有机基团、卤原子、羟基或氰基,
i为0~3的整数,
j为0~4的整数。
作为R11和R12的1价的有机基团的例子,可举出作为后述的通式(BP)中的Ra和Rb的1价的有机基团而列举的基团。
i和j分别独立地优选为0~2,更优选为0~1。
作为一个方式,i和j均为0。即,作为一个方式,通式(a1)中的所有苯环不具有明示的环氧丙氧基以外的取代基作为1价的取代基。
含有联苯结构的环氧树脂,具体而言,是指含有两个苯环通过单键连结的结构的环氧树脂。这里的苯环可以具有取代基,也可以不具有取代基。
具体而言,含有联苯结构的环氧树脂具有由以下通式(BP)表示的部分结构。
在通式(BP)中,
Ra和Rb在存在多个的情况下分别独立地为1价的有机基团、羟基或卤原子,
r和s分别独立地为0~4,
*表示与其它原子团连结。
作为Ra和Rb的1价的有机基团的具体例,可举出烷基、烯基、炔基、亚烷基、芳基、芳烷基、烷芳基、环烷基、烷氧基、杂环基、羧基等。
作为烷基,例如可举出甲基、乙基、正丙基、异丙基、正丁基、异丁基、仲丁基、叔丁基、戊基、新戊基、己基、庚基、辛基、壬基、癸基等。
作为烯基,例如可举出烯丙基、戊烯基、乙烯基等。
作为炔基,例如可举出乙炔基等。
作为亚烷基,例如可举出亚甲基、亚乙基等。
作为芳基,例如可举出甲苯基、二甲苯基、苯基、萘基、蒽基。
作为芳烷基,例如可举出苯甲基、苯乙基等。
作为烷芳基,例如可举出甲苯基、二甲苯基等。
作为环烷基,例如可举出金刚烷基、环戊基、环己基、环辛基等。
作为烷氧基,例如可举出甲氧基、乙氧基、正丙氧基、异丙氧基、正丁氧基、仲丁氧基、异丁氧基、叔丁氧基、正戊氧基、新戊氧基、正己氧基等。
作为杂环基,例如可举出环氧基、氧杂环丁烷基等。
Ra和Rb的1价的有机基团的总碳原子数分别例如为1~30,优选为1~20,更优选为1~10,尤其优选为1~6。
r和s分别独立地优选为0~2,更优选为0~1。作为一个方式,r和s均为0。
更具体而言,含有联苯结构的环氧树脂优选为具有由以下通式(BP1)表示的结构单元的联苯芳烷基型环氧树脂。
在通式(BP1)中,
Ra和Rb的定义和具体的方式与通式(BP)相同,
r和s的定义和优选的范围与通式(BP)相同,
Rc在存在多个的情况下分别独立地为1价的有机基团、羟基或卤原子,
t为0~3的整数。
作为Rc的1价的有机基团的具体例,可举出与作为Ra和Rb的具体例所列举的基团相同的基团。
t优选为0~2,更优选为0~1。
作为双酚A型或F型环氧树脂(通过双酚A或双酚F与环氧氯丙烷的缩合反应制造的环氧树脂),具体而言,可举出由以下通式(EP)表示的环氧树脂。
通式(EP)中,
多个R各自独立地为氢原子或甲基,优选为甲基,
Ra、Rb、Rc和Rd各自在存在多个的情况下分别独立地为1价的有机基团、羟基或卤原子,
p、q、r和s分别独立地为0~4,优选为0~2,
n为0以上的整数,通常为0~10,优选为0~5。
作为Ra、Rb、Rc和Rd的1价的有机基团的具体例,可举出与作为通式(BP)中的Ra和Rb的1价的有机基团的具体例所列举的基团相同的基团。
在本实施方式中,优选使用R为甲基的双酚A型环氧树脂。
本实施方式的树脂成形材料中的环氧树脂的量例如为0.1~20质量%,优选为0.5~10质量%。
本实施方式的树脂成形材料中的环氧树脂的量例如为0.5~60体积%,优选为3~40体积%。
(酚醛树脂)
作为酚醛树脂,没有特别限定,例如可举出苯酚酚醛清漆树脂、甲酚酚醛清漆树脂、双酚A酚醛清漆树脂等的酚醛清漆型酚醛树脂和甲阶型酚醛树脂等。可以单独使用这些中的一种,也可以同时使用这些中的两种以上。
在酚醛树脂中,优选为苯酚酚醛清漆树脂。
(脲醛树脂)
作为脲醛树脂,没有特别限定,例如可举出通过尿素与甲醛的缩合而得到的树脂。
(三聚氰胺树脂)
作为三聚氰胺树脂,没有特别限定,例如可以使用使三聚氰胺与甲醛在中性或弱碱下反应而得到的三聚氰胺树脂。
另外,作为三聚氰胺树脂,也可以使用住友化学株式会社(Sumitomo ChemicalCo.,Ltd.)制造的三聚氰胺树脂等市售的三聚氰胺树脂。
(不饱和聚酯树脂)
作为不饱和聚酯树脂,没有特别限定,例如有将邻苯二甲酸酐用作原料的最常见的邻位型、将间苯二甲酸用作原料的间位型和将对苯二甲酸用作原料的对位型,另外,也包括这些的预聚物。可以单独使用这些中的一种或同时使用这些中的两种以上。
(聚酰亚胺树脂)
作为聚酰亚胺树脂,没有特别限定,例如可通过将二胺、二酐和酐共聚来合成作为聚酰亚胺的前体的聚酰胺酸,接着,通过将聚酰胺酸酰亚胺化来合成。
[酚系固化剂(D)]
本实施方式的树脂成形材料可以还含有酚系固化剂(D)。
由此,能够期待所得到的成形体的耐久性的进一步提高等。酚系固化剂典型地在每一个分子中具有两个以上的羟基。
酚系固化剂优选含有选自酚醛清漆骨架和联苯骨架中的任一骨架。通过酚系固化剂含有这些骨架中的任一骨架,尤其能够提高成形体的耐久性。
“联苯骨架”具体而言是指,如上述的环氧树脂的说明中的通式(BP)那样两个苯环通过单键连结的结构。
作为具有联苯骨架的酚系固化剂,具体而言,可举出在上述的环氧树脂的说明中的通式(BP1)中,将缩水甘油基替换为氢原子而得到的结构的物质等。
作为具有酚醛清漆骨架的酚系固化剂,具体而言,可举出具有由以下通式(N)表示的结构单元的物质。
在通式(N)中,
R4表示1价的取代基,
u为0~3的整数。
作为R4的1价的取代基的具体例,可举出与作为通式(BP)中的Ra和Rb的1价的取代基所说明的取代基相同的取代基。
u优选为0~2,更优选为0~1,进一步优选为0。
在本实施方式中,酚系固化剂(D)优选为选自酚醛清漆型酚醛树脂和联苯芳烷基型酚醛树脂中的至少一种。
在酚系固化剂(D)为高分子或低聚物的情况下,酚系固化剂(D)的数均分子量(基于GPC测量的标准聚苯乙烯换算值)例如为200~800左右。
树脂成形材料中的酚系固化剂(D)的含量例如为0.1~20质量%,优选为0.5~10质量%。
并且,树脂成形材料中的酚系固化剂(D)的含量例如为0.5~60体积%,优选为3~40体积%。
通过适当地调整酚系固化剂(D)的量,能够进一步提高流动性,从而能够提高所得到的固化物的机械特性和磁特性。
[固化促进剂(E)]
本实施方式的树脂成形材料可以还含有固化促进剂(E)。固化促进剂(E)只要能够加快环氧树脂的固化反应,就没有特别限定,可以使用公知的环氧固化促进剂。
具体而言,可举出:有机膦、四取代鏻化合物、磷酸酯甜菜碱化合物、膦化合物与醌化合物的加成物、鏻化合物与硅烷化合物的加成物等的含磷原子的化合物;2-甲基咪唑、2-苯基咪唑等咪唑类(咪唑系固化促进剂);以1,8-二氮杂双环[5.4.0]十一碳-7一烯、苄基二甲胺等为例的脒或叔胺、脒或胺的季盐等的含氮原子的化合物等。
优选四取代鏻化合物、磷酸酯甜菜碱化合物、膦化合物、膦化合物与醌化合物的加成物、鏻化合物与硅烷化合物的加成物。
在使用固化促进剂(E)的情况下,可以仅使用一种,也可以使用两种以上。
在使用固化促进剂(E)的情况下,相对于树脂成形材料整体,其含量优选为0.01~1质量%,更优选为0.04~0.8质量%。体积分率优选为0.05~5体积%,更优选为0.10~0.4体积%。通过为这样的数值范围,能够获得足够的固化促进效果,而不使其它性能过度地变差。
[有机硅化合物(F)]
本实施方式的树脂成形材料可以还含有有机硅化合物(F)。
通过含有有机硅化合物(F),树脂成形材料的流动性进一步提高,从而向模具内的填充性变得更优异,并且润湿性也得到改善,还能够抑制空隙等的产生。
作为有机硅化合物(F),可以在能够实现本发明的效果的范围内使用公知的有机硅化合物,可以优选使用由下述通式(1)表示的有机硅化合物。
通式(1)中,R分别独立地表示碳原子数1~10的取代或未取代的一价的有机基团,R中的至少一个为选自氨基取代有机基团、环氧基取代有机基团、含聚氧亚烷基的有机基团、羟基取代有机基团、乙烯基取代有机基团、羧基取代有机基团、异氰酸酯基取代有机基团、巯基取代有机基团、(甲基)丙烯酰基取代有机基团和酸酐基取代有机基团中的基团。n表示1~100的整数。
在R中的至少一个为上述基团的情况下,剩余的R优选为碳原子数1~10的烷基或烷氧基,更优选为碳原子数1~10的烷基,进一步优选为碳原子数1~5的烷基。
在本实施方式中,从本发明的效果的观点考虑,优选R中的至少一个为环氧基取代有机基团。
有机硅化合物(F)优选在常温(25℃)下为液态。
从本发明的效果的观点考虑,有机硅化合物(F)的官能团当量优选为200~30,000,更优选为300~20,000。
另外,有机硅化合物(F)的重均分子量优选为200~10,000,更优选为500~8,000。
作为有机硅化合物(F),优选使用由下述通式(1a)表示的有机硅化合物。
通式(1a)中,Q为环氧基取代有机基团或含聚氧亚烷基的有机基团,存在多个的Q可以相同,也可以不同。优选Q含有环氧基取代有机基团。
a表示1~50的整数,b表示1~50的整数。
上述环氧基取代有机基团可以由下述通式(a)表示。
式(a)中,X1表示碳原子数1~10的亚烷基或碳原子数1~10的氧亚烷基,该亚烷基中可以含有醚基。*表示结合键。
上述含聚氧亚烷基的有机基团可以由下述通式(b)表示。
式(b)中,X2表示碳原子数1~10的亚烷基或碳原子数1~10的氧亚烷基,R1表示氢原子、碳原子数1~3的亚烷基。
c表示1~20的整数,d表示1~20的整数。
*表示结合键。
作为有机硅化合物(F),例如可举出SF8421EG、FZ-3730、BY16-869、BY16-870、X-22-4741、X-22-178SX、X-22-178DX(以上为东丽·道康宁公司(DOW CORNING TORAY CO.,LTD.)制造)、KF-1002、X-22-343(以上为信越化学工业株式会社(Shin-Etsu ChemicalCo.,Ltd.)制造)等。
本实施方式的树脂成形材料可以含有0.5质量%以下、优选0.4质量%以下、进一步优选0.3质量%以下的量的有机硅化合物(F)。下限值为0.01质量%以上,优选为0.05质量%以上。由此,树脂成形材料的流动性进一步提高,从而向模具内的填充性尤其优异,并且润湿性也得到改善,还能够进一步抑制空隙等的产生。另外,在本实施方式中,不是以改善成形收缩率为目的而添加有机硅化合物(F),添加量优选在上述范围内。
(羧酸系分散剂)
本实施方式的树脂成形材料可以还含有羧酸系分散剂。通过含有羧酸系分散剂,能够进一步改善树脂成形材料向模具的填充性。
作为羧酸系分散剂,只要能够发挥本发明的效果,就能够没有特别限定地使用以往公知的化合物。在本实施方式中,作为羧酸系分散剂,优选含有至少一种由下述通式(i)表示的化合物。
通式(i)中,R表示羧基、羟基、碳原子数1~10的烷基、碳原子数1~10的烷氧基、碳原子数1~5的烷基羧基、碳原子数1~5的烷氧基羧基、碳原子数1~5的烷基醇基、碳原子数1~5的烷氧基醇基,存在多个的R可以相同,也可以不同。
R优选为羧基、羟基、碳原子数1~10的烷基、碳原子数1~10的烷氧基、碳原子数1~5的烷基羧基。
X表示氧原子、碳原子数1~30的亚烷基、具有1个以上的双键的碳原子数1~30的2价的链状烃基、具有1个以上的三键的碳原子数1~30的2价的链状烃基,存在多个的X可以相同,也可以不同。作为2价的链状烃基,可举出亚烷基等。
X优选为氧原子、碳原子数1~20的亚烷基、具有1个以上的双键的碳原子数1~20的2价的链状烃基,更优选为氧原子、碳原子数1~20的亚烷基、具有1个以上的双键的碳原子数1~20的亚烷基。
n表示0~20的整数,m表示1~5的整数。
由通式(i)表示的化合物优选为由以下的通式(ia)或通式(ib)表示的化合物。羧酸系分散剂可以含有选自这些中的至少一种。
通式(ia)中,R、m、n的含义与通式(i)中相同。
通式(ib)中,Q表示碳原子数1~5的亚烷基,优选为碳原子数1~3的亚烷基。X的含义与通式(i)中相同。
羧酸系分散剂的酸值为5~500mgKOH/g,优选为10~350mgKOH/g,更优选为15~100mgKOH/g。当酸值在上述范围时,能够获得具有高饱和磁通密度的磁性材料,并且流动性优异且成形性优异。
羧酸系分散剂优选为固态或蜡状。
从本发明的效果的观点考虑,相对于树脂成形材料100质量%,羧酸系分散剂的含量为0.01质量%以上2质量%以下,优选为0.05质量%以上1质量%以下。
作为羧酸系分散剂中所含的由通式(i)表示的化合物,可举出CRODA公司制造的Hypermer KD-4(质量平均分子量:1700、酸值:33mgKOH/g)、Hypermer KD-9(质量平均分子量:760、酸值:74mgKOH/g)、Hypermer KD-12(质量平均分子量:490、酸值:111mgKOH/g)、Hypermer KD一16(质量平均分子量:370、酸值:299mgKOH/g)等。
(其它成分)
本实施方式的树脂成形材料可以含有上述成分以外的成分。例如可以含有低应力剂、偶联剂、密合助剂、脱模剂、着色剂、抗氧化剂、耐腐蚀剂、染料、颜料、阻燃剂等中的一种或两种以上。
作为低应力剂,可举出聚丁二烯化合物、丙烯腈丁二烯共聚化合物、硅油、硅橡胶等有机硅化合物。在使用低应力剂的情况下,可以仅使用一种,也可以同时使用两种以上。
作为偶联剂,可以使用上述的用于磁性体颗粒的表面处理的偶联剂。例如可举出硅烷系偶联剂、钛系偶联剂、氧化锆系偶联剂、铝系偶联剂等。在使用偶联剂的情况下,可以仅使用一种,也可以同时使用两种以上。
本实施方式的树脂成形材料,在工业上,例如可以通过如下工序来制造:首先(1)使用混合机将各成分混合,(2)之后,通过使用辊在120℃左右混炼5分钟以上、优选10分钟左右而获得混炼物,(3)然后,对所得到的混炼物进行冷却,(4)之后,进行粉碎。通过以上工序,能够获得粉末状的树脂成形材料。本实施方式的粉末状的树脂成形材料,抑制了凝集固结化,因此,流动性优异,操作性得到改善。
(树脂成形材料的形态)
本实施方式的树脂成形材料在23℃优选为锭(tablet)状或颗粒状,更优选为锭状。对粉末状的树脂成形材料进行打锭,能够形成为锭状。通过树脂成形材料为锭状或颗粒状,容易进行树脂成形材料的流通和保管,并且,容易应用于传递成形或压缩成形。
本实施方式的粉末状的树脂成形材料,抑制了凝集固结化,能够制成具有均匀的组成的锭状或颗粒状的组合物。
(使树脂成形材料熔融时的特性)
本实施方式的树脂成形材料含有规定量的微粉二氧化硅(B),因此,能够改善树脂成形材料的熔融时的流动性,能够提高填充性和成形性等。
树脂成形材料的填充性可以通过以下的“扩展性试验”高精度地确认树脂成形材料的熔融时的填充性和成形性。即,通过使用扩展性试验,能够在对熔融的树脂成形材料整体持续施加应力的情况下,确认该熔融材料熔化扩展的特性,能够在接近实际的制造工序的条件下更高精度地确认向模具的填充性和成形性。通过树脂成形材料的该特性优异,在注射成型中能够高精度地确认向模具内的细部的填充性和成形性,尤其在压缩成形中在放入到模具中进行加热·压制时,能够高精度地确认向模具内的填充性和成形性。
(扩展性试验)
将一勺凝胶测量用匙(2.0ml)的树脂成形材料放置在175℃的凝胶板上。在其上放置加热至175℃的薄毛边测量用模具(下模3,000g),放置5分钟。移除薄毛边测量用模具,测量被按压扩展成大致圆形的树脂成形材料的直径。
具体而言,通过温度175℃的螺旋流试验测得的流动长度可以为30cm以上,优选40cm以上,进一步优选45cm以上。
螺旋流试验例如可以通过使用低压传递成形机(上泷精机株式会社(KohtakiPrecision Machine Co.,Ltd.)制造的“KTS-15”),在模具温度175℃、注入压力6.9MPa、保压时间180秒钟的条件下,将树脂成形材料注入到基于EMMI-1-66的螺旋流测量用的模具中测量流动长度来进行。
另外,本实施方式的树脂成形材料,使用高化式粘度测量装置在测量温度175℃、荷载40kgf的条件下测得的高化式粘度可以为30Pa·s以上300Pa·s以下,优选50Pa·s以上250Pa·s以下,进一步优选60Pa·s以上200Pa·s以下。
(固化物的玻璃化转变温度)
使将本实施方式的树脂成形材料在175℃熔融并成形而得到的物质在大气下在175℃进行4小时的后固化而得到的固化物的玻璃化转变温度,优选为150~220℃,更优选为160~200℃。通过将树脂成形材料设计成玻璃化转变温度为150℃以上,例如容易实现车载用途中所要求的耐热性。通过将树脂成形材料设计成玻璃化转变温度为220℃以下,能够在比较低的温度下进行成形。这在通过低温加工抑制成形物的收缩方面优选。
<成形体>
本实施方式的成形体可以通过将上述的树脂成形材料固化而得到。本实施方式的粉末状的树脂成形材料,虽然软磁性颗粒(A)的填充量高,但是填充性和成形性优异,因此,所得到的成形体(磁性材料)的组成均匀,能够在磁导率或饱和磁通密度等的磁特性和机械强度等方面发挥所期望的特性。
具体而言,本实施方式的成形体的相对磁导率为40以上,优选为42以上,进一步优选为45以上。
另外,如上所述,本实施方式的成形体由组成均匀、并且饱和磁通密度高的复合材料构成,因此,能够实现高饱和磁通密度,能够使饱和磁通密度为1.0T以上,优选1.2T以上,更优选1.3T以上。
成形体的制造方法没有特别限定,可举出传递成形法或压缩成形法等。
(传递成形法)
利用传递成形法的成形体的制造方法包括:使用传递成形装置将上述的树脂成形材料的熔融物注入到模具中的工序;使该熔融物固化的工序;和使成形体脱离上述模具的工序。
关于传递成形,可以通过适当使用公知的传递成形装置等来进行。具体而言,首先,将预热了的树脂成形材料放入到也被称为传递室的加热室中,使其熔融,获得熔融物。之后,利用柱塞将该熔融物注入到模具中,并按原样保持而使熔融物固化。由此,能够获得所期望的成形物。
传递成形在成形体的尺寸的控制性和形状自由度的提高等方面优选。
传递成形中的各种条件可以任意设定。例如,预热的温度可以在60~100℃之间适当调整,熔融时的加热温度可以在100~250℃之间适当调整,模具温度可以在100~200℃之间适当调整,将树脂成形材料的熔融物注入到模具中时的压力可以在1~20MPa之间适当调整。
通过使模具温度不过高,能够抑制成形物的收缩。
(压缩成形法)
利用压缩成形法的成形体的制造方法包括将上述树脂成形材料压缩成形的工序。具体而言,包括:将本实施方式的树脂成形材料在模具内压缩成形的工序;和使成形体脱离上述模具的工序。
关于压缩成形,可以适当使用公知的压缩成形装置来进行。具体而言,将上述树脂成形材料载置在上方开口的凹形的固定模具的凹部内。树脂成形材料可以预先进行加热。由此,能够使成形体均匀地固化,且能够降低成形压力。
接着,从上方将凸形的模具移动至凹形的固定模具,在由凸部和凹部形成的型腔内对树脂成形材料进行压缩。首先,在低压下使树脂成形材料充分软化流动,接着,关闭模具,再次进行加压,使其固化规定时间。
压缩成形中的各种条件可以任意设定。例如,预热的温度可以在60~100℃之间适当调整,熔融时的加热温度可以在100~250℃之间适当调整,模具温度可以在100~200℃之间适当调整,利用模具对树脂成形材料进行压缩时的压力可以在1~20MPa之间适当调整,固化时间可以在60~300秒钟之间适当调整。
通过使模具温度不过高,能够抑制成形物的收缩。
本实施方式的树脂成形材料,能够获得具有高磁导率的磁性材料,因此,将该树脂成形材料固化而得到的成形体能够用于电感器中的磁性芯或将磁性芯和线圈密封的外装部件。
使用图1对包括由本实施方式的树脂成形材料的固化物构成的外装部件的结构体(一体型电感器)的概要进行说明。
图1的(a)表示从结构体100的上表面看的结构体的概要。图1的(b)表示从图1的(a)中的A-A′截面看的截面图。
如图1所示,本实施方式的结构体100可以包括线圈10和磁性芯20。磁性芯20填充在作为空芯线圈的线圈10的内部。线圈10和磁性芯20由外装部件30(密封部件)密封。磁性芯20和外装部件30可以由本实施方式的树脂成形材料的固化物构成。磁性芯20和外装部件30可以形成为无缝的一体部件。
作为本实施方式的结构体100的制造方法,例如可以将线圈10配置在模具内,并使用本实施方式的树脂成形材料,通过传递成形等的模具成形使该树脂成形材料固化,从而一体化形成填充在线圈10中的磁性芯20和它们的周围的外装部件30。此时,线圈10可以具有将卷线的端部引出至外装部件30的外部的未图示的引出部。
线圈10通常由将在金属线的表面实施了绝缘包覆的卷线卷绕而得到的结构构成。金属线优选为导电性高的金属线,可以优选地利用铜、铜合金。另外,绝缘包覆可以利用搪瓷等的包覆。卷线的截面形状可举出圆形或矩形、六边形等。
另一方面,磁性芯20的截面形状没有特别限定,例如,从截面看时,可以为圆形形状、四边形或六边形等多边形形状。磁性芯20由本实施方式的树脂成形材料的传递成形品构成,因此,能够具有所期望的形状。
根据本实施方式的树脂成形材料的固化物,能够实现成形性和高磁导率等的磁特性优异的磁性芯20和外装部件30,因此,具有这些的结构体100(一体型电感器)能够期待低磁损耗。另外,能够实现机械特性优异的外装部件30,因此,能够提高结构体100的耐久性和可靠性、制造稳定性。因此,本实施方式的结构体100能够用于升压电路用或大电流用的电感器。
以上,对本发明的实施方式进行了说明,但是这些仅为本发明的例示,可以在不损害本发明的效果的范围内采用上述以外的各种构成。
实施例
以下,通过实施例对本发明进行更详细的说明,但是本发明并不限于这些实施例。
<实施例1~7、比较例1~5>
首先,将表1中记载的各成分以所记载的比率准备,首先一边混合软磁性颗粒,一边在其中添加其它成分并均匀地混合,得到混合物。
接着,将所得到的混合物在120℃、10分钟的条件下混炼。混炼结束之后,将所得到的混炼物冷却至室温,使其成为固态,之后进行粉碎、打锭成形。通过以上工序,得到锭状的树脂成形材料。
以下示出表1中记载的原料成分。示出表1中的树脂成形材料和成形品的评价结果。另外,表1中记载的软磁性颗粒的含有率(体积%)为将含有软磁性颗粒的树脂成形材料设为100体积%时的含有率(即,填充率)。
(软磁性颗粒)
铁基颗粒1:非晶磁性粉(EPSON ATMIX Corporation制造、KUAMET6B2、中值粒径D50:50μm)
铁基颗粒2:非晶磁性粉(EPSON ATMIX Corporation制造、AW2-08、中值粒径D50:4μm)
(二氧化硅)
微粉二氧化硅1:熔融二氧化硅、中值粒径D50=0.5μm
超微粉二氧化硅1:AEROSIL-RX200、中值粒径D50=12nm
二氧化硅1:SC-5500-SQ、中值粒径D50=1.6μm、Admatechs Company Limited制造
二氧化硅2:TS-6021、中值粒径D50=10μm、Micron,Inc.制造
(环氧树脂)
环氧树脂1:jER1032H60:三菱化学株式会社(Mitsubishi ChemicalCorporation)制造的含有三苯甲烷结构的环氧树脂,在23℃为固态,含有上述的由通式(a1)表示的结构单元
环氧树脂2:YL-6810:三菱化学株式会社制造的双酚A型环氧树脂,在23℃为固态,含有上述的由通式(EP)表示的结构
环氧树脂3:NC3000L:日本化药株式会社(Nippon Kayaku Co.,Ltd.)制造的联苯芳烷基型环氧树脂,在23℃为固态,含有上述的由通式(BP1)表示的结构单元
(固化剂)
固化剂1:PR-HF-3:住友电木株式会社(Sumitomo Bakelite Co.,Ltd.)制造的酚醛清漆型酚醛树脂,在23℃为固态
固化剂2:MEH-7851SS:明和化成株式会社(MEIWA PLASTIC INDUSTRIES,LTD.)制造的含亚联苯基骨架的苯酚芳烷基树脂,在23℃为固态
(密合助剂)
密合助剂1:CDA-1M(重金属去活剂、ADEKA CORPORATION制造)
(脱模剂)
脱模剂1:WE-4(蜡、Clariant Japan K.K.制造)
(催化剂)
催化剂1:由下述化学式表示的化合物
在带有搅拌装置的可分离式烧瓶中加入37.5g(0.15摩尔)的4,4′-双酚S、100ml甲醇,在室温下进行搅拌溶解,进而一边进行搅拌一边添加预先将氢氧化钠4.0g(0.1摩尔)溶解在50ml的甲醇中而得到的溶液。接着,添加预先将四苯基溴化鏻41.9g(0.1摩尔)溶解在150ml的甲醇中而得到的溶液。持续搅拌一段时间,在追加300ml的甲醇之后,一边搅拌一边将烧瓶内的溶液滴加到大量的水中,得到白色沉淀。对沉淀进行过滤、干燥,得到白色晶体的上述催化剂1。
催化剂2:由下述化学式表示的化合物
向放入甲醇1800g的烧瓶中添加苯基三甲氧基硅烷249.5g、2,3-二羟基萘384.0g并使这些溶解,接着在室温搅拌下滴加28%甲醇钠-甲醇溶液231.5g。进而,在室温搅拌下向其中滴加将预先准备的四苯基溴化鏻503.0g溶解在甲醇600g中而得到的溶液,析出晶体。对析出的晶体进行过滤、水洗、真空干燥,得到桃白色晶体的催化剂2。
(偶联剂)
·偶联剂1:CF-4083(苯基氨基丙基三甲氧基硅烷、东丽·道康宁公司制造)
(金属分散剂)
·分散剂1:Hypermer KD-9(质量平均分子量:760、酸值:74mgKOH/g、CRODA公司制造)
(有机硅化合物)
硅油:由下述化学式表示的硅油(在常温(25℃)下为液态、FZ-3730、东丽·道康宁公司制造)
<评价>
(扩展性试验)
将一勺凝胶测量用匙(2.0ml)的树脂成形材料放置在175℃的凝胶板上。在其上放置加热至175℃的薄毛边测量用模具(下模3,000g),放置5分钟。移除薄毛边测量用模具,测量被按压扩展成大致圆形的树脂成形材料的直径。
(流动性:螺旋流试验)
使用实施例和比较例的树脂成形材料进行螺旋流试验。
试验通过使用低压传递成形机(上泷精机株式会社制造的“KTS-15”),在模具温度175℃、注入压力6.9MPa、保压时间180秒钟的条件下,将树脂成形材料注入到基于EMMI-1-66的螺旋流测量用的模具中测量流动长度来进行。数值越大,表示流动性越良好。
(高化式粘度)
使用高化式粘度测量装置(高化式流动试验仪、株式会社岛津制作所(ShimadzuCorporation)、CFT-100EX),在测量温度175℃、荷载40kgf、喷嘴尺寸:直径1.0mm×长度10mm的条件下测量树脂成形材料的高化式粘度。
(相对磁导率)
使用低压传递成形机(上泷精机株式会社制造的“KTS-30”),在模具温度175℃、注入压力9.8MPa、固化时间120秒钟的条件下将树脂成形材料注入成形,得到直径50mmΦ、厚度3mm的圆板状成形物。接着,将所得到的成形品在175℃进行4小时的后固化。之后,利用槽刨(router)加工机加工成外径27mmΦ、内径15mmΦ的圆环(toroidal)形状,制作出相对磁导率评价用试验片。将42匝的一次线圈和42匝的二次线圈卷绕在所得到的圆环形状成形品上,使用直流交流磁化特性试验装置(Metron技研株式会社(Metron Giken Co.,Ltd.)制造的“MTR-1488”)进行交流测量。将频率50KHz、磁通密度50mT时的值作为相对磁导率。
如表1中所记载的那样,在比较例1与实施例1和2、比较例2与实施例3~5、比较例3和4与实施例6、比较例5与实施例7的比较中,本发明的实施例的树脂成形材料进行扩展试验的结果,直径大,且在对熔融的树脂成形材料整体持续地施加应力的情况下,熔化扩展的特性优异,因此,可推测向模具内的填充性和成形性等优异。而且,能够使软磁性颗粒的填充量高,因此,得到了具有高磁导率的磁性材料。
本申请以2020年10月5日申请的日本申请特愿2020-168306号为基础要求优先权,并将其公开的全部内容援用于此。
附图标记说明
100结构体,10线圈,20磁性芯,30外装部件。
Claims (15)
1.一种树脂成形材料,其特征在于,含有:
(A)软磁性颗粒;
(B)平均粒径为0.1μm以上2.0μm以下的微粉二氧化硅;和
(C)热固性树脂,
软磁性颗粒(A)的含量为96质量%以上,
微粉二氧化硅(B)的含量为1.5质量%以下。
2.根据权利要求1所述的树脂成形材料,其特征在于:
热固性树脂(C)含有环氧树脂。
3.根据权利要求2所述的树脂成形材料,其特征在于:
所述环氧树脂为选自双酚A型环氧树脂、三苯甲烷型环氧树脂和联苯芳烷基型环氧树脂中的至少一种。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的树脂成形材料,其特征在于:
还含有酚系固化剂(D)。
5.根据权利要求4所述的树脂成形材料,其特征在于:
酚系固化剂(D)为选自酚醛清漆型酚醛树脂和联苯芳烷基型酚醛树脂中的至少一种。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的树脂成形材料,其特征在于:
还含有固化促进剂(E),
该固化促进剂(E)为选自四取代鏻化合物、磷酸酯甜菜碱化合物、膦化合物、膦化合物与醌化合物的加成物和鏻化合物与硅烷化合物的加成物中的至少一种。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的树脂成形材料,其特征在于:
还含有有机硅化合物(F)。
9.根据权利要求1至8中任一项所述的树脂成形材料,其特征在于:
在23℃为锭状或颗粒状。
10.根据权利要求1至9中任一项所述的树脂成形材料,其特征在于:
根据EMMI-1-66法,在模具温度175℃、注入压力6.9MPa、保压时间180秒钟的条件下测得的螺旋流流动长度为30cm以上。
11.根据权利要求1至10中任一项所述的树脂成形材料,其特征在于:
使用高化式粘度测量装置在测量温度175℃、荷载40kgf的条件下测量的高化式粘度为30Pa·s以上300Pa·s以下。
12.一种成形体,其特征在于:
通过将权利要求1至11中任一项所述的树脂成形材料固化而成。
13.根据权利要求12所述的成形体,其特征在于:
相对磁导率为40以上。
14.一种成形体的制造方法,其特征在于,包括:
使用传递成形装置将权利要求1至11中任一项所述的树脂成形材料的熔融物注入到模具中的工序;和
将所述熔融物固化的工序。
15.一种成形体的制造方法,其特征在于:
包括将权利要求1至11中任一项所述的树脂成形材料压缩成形的工序。
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